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Las Radiaciones y la Salud

Lic. Sandra Cavallaro

Además de esto, existen átomos del mismo elemento, llamado isótopos, que pueden tener diferentes cantidades de neutrones. Los isótopos son similares pero difieren en su masa (algo así como el peso de su núcleo) debido al diferente número de neutrones. El carbono, por ejemplo, tiene dos isótopos, carbono 12 y carbono 14, siendo este último el más pesado. El uranio tiene dos isótopos, uranio-235 (92 protones y 143 neutrones) y uranio-238 (92 protones y 146 neutrones.

Ya a fines del siglo XIX y principios del XX, los físicos conocían la existencia de ciertos elementos, más pequeños que un átomo, a los que llamaron electrones. Luego, se descubrieron los rayos X y posteriormente se anunció la existencia de ciertas radiaciones en minerales, fenómeno llamado radioactividad. Madame Curie y su esposo individualizaron ciertos elementos químicos que emiten radiaciones, como el uranio, el radio y el polonio. Estas emisiones fueron llamadas rayos alfa, beta y gamma. Estos descubrimientos dieron lugar a muchos experimentos que permitieron conocer la estructura del átomo, identificar la estructura atómica de los elementos en la naturaleza y predecirla estructura de los que aún no se habían descubierto, y la transmutación nuclear (conversión de un elemento químico en otro). De esta forma hoy en día sabemos que la materia está formada por átomos y que éstos, a su vez, están formados por un núcleo que contiene protones (partículas con carga positiva) y neutrones (partículas sin carga eléctrica), y que alrededor de este núcleo giran en orbitales definidos los electrones (partículas con carga negativa). También sabemos que cuando los elementos químicos se unen entre sí forman moléculas y que esas uniones se establecen cuando interactúan sus electrones¹. Finalmente, los elementos químicos pueden "perder" electrones formando iones y, en algunos casos, sus núcleos pueden emitir distintos tiposde radiaciones, llamadas radiaciones nucleares. Muchos de estos elementos que poseen núcleos radioactivos se encuentran en la naturaleza o son producto deciertas actividades humanas.

Tratemos de imaginar una situación. Como ya hemos explicado, dentro del núcleo de un átomo hay protones, con carga positiva y neutrones, sin carga. Los protones, como tienen la misma carga eléctrica se rechazan entre sí y se ubican de modo de "no molestarse", interactuando en la forma energética menor, que es la más estable. Sin embargo, existen ciertos elementos donde esta interacción no alcanza la estabilidad y se producen cambios espontáneos, tendientes a alcanzar una forma más "cómoda" o estable. Estos cambios energéticos se conocen como radioactividad y a los elementos se los llama isótopos radioactivos. La estabilidad se alcanza, entonces, liberando un poco de energía.

En las emisiones alfa, el isótopo pierde dos protones y dos neutrones que juntos componen la partícula alfa; su número atómico (cantidad de protones) disminuye en dos y su masa atómica (cantidad de partículas nucleares, o nucleones) en 4. En la desintegración beta, o pérdida de un electrón, un núcleo radiactivo gana o pierde una unidad de carga eléctrica sin cambiar su número de nucleones. Finalmente, el tercer modo de desintegración implica la captura de un electrón que es absorbido por el núcleo y se une con un protón para formar un neutrón. Así, el número atómico se reduce en uno mientras que la masa atómica no cambia. Las radiaciones gamma, consisten en la emisión deondas de energía electromagnética.

Los átomos, o "nucleidos", que liberan energía (se dice que "decaen"), o se transforman en otros nucleidos, se llaman radionucleidos. Y también puede suceder que estos cambios sean constantes, porque el átomo no alcanza su estabilidad, por lo tanto siga emitiendo radiaciones.

Existen tres tipos de radiaciones, alfa, beta y gamma, de acuerdo a las partículas que se emitan. Además, cada tipo de radiación tiene un efecto diferente sobre los seres vivos, relacionado con su capacidad de penetración. Las radiaciones gamma son las más penetrantes.

¿Qué es la vida media de un radionucleido?

El carbono 14 es utilizado en dataciones, es decir, para medir la edad de fósiles. Este sistema se basa en el conocimiento de que existe, en los seres vivos, una relación entre el carbono 12 y 14 (Cerca del 99% del total de carbono es C12 y casi la totalidad del resto de carbono es C13, otro isótopo no radiactivo, habiendo una proporción muy pequeña de C14). Cuando un organismo muere, el isótopo radioactivo comienza a desintegrarse a un ritmo conocido, por lo tanto el carbono 14 desaparece y la relación cambia.

Como ya hemos dicho, los radionucleidos son elementos inestables que emiten radiaciones. Y los diferentes radionucleidos tienen su propia tasa de emisión o decaimiento. La vida media de un elemento radioactivo es el tiempo que tarda en reducir su actividad a la mitad. Este período de tiempo puede variar desde unos minutos a millones de años. Por ejemplo, el uranio 238 tiene una vida media de 4,5 millones de años, el carbono 14 unos 5.500 millones de años y el yodo 131 unos 8 días.

El uranio forma parte de las rocas, la tierra, el aire y el agua. En su estado natural es una mezcla de tres tipos o isótopos llamados U-234 (234U), U-235 (235U) y U-238 (238U), todos con propiedades radioactivas diferentes. En ciertas rocas el uranio presenta concentraciones suficientemente altas para ser explotadas. En los procesos de extracción se producen desechos muy tóxicos,con elementos como el radio y torio. El isótopo U-235 es útil como combustible en plantas de energía y en armamentos. Para producir combustible, el uranio natural se separa en uranio enriquecido y en uranio empobrecido. Este último es el menos radioactivo.

Los seres vivos y las radiaciones

"El uranio empobrecido es un residuo del proceso de enriquecimiento del uranio en la industria de la energía nuclear, en el que se elimina casi todo el isótopo radiactivo U-234 y cerca de dos tercios del U-235. En consecuencia, el uranio empobrecido se compone casi totalmente de U-238 y tiene el 60% de la radiactividad del uranio natural. El uranio empobrecido puede contener asimismo restos de otros isótopos radiactivos introducidos durante el procesamiento" (OMS, 2001).

Los seres vivos están formados por átomos y moléculas, por lo tanto son sensibles a las radiaciones. Cuando las radiaciones, de origen natural o antrópico, impactan sobre un organismo se pueden observar diferentes efectos que están directamente relacionados con el tipo e intensidad de la radiación que reciben y el tiempo de exposición a la misma. Pero analicemos un poco las distintas fuentes de radiación. Como ya hemos advertido, la radioactividad es un fenómeno natural por el cual ciertos átomos cambian su estructura. Las radiaciones provienen tanto del espacio como de las rocas, el suelo y el agua. El sol, como fuente de energía de nuestro planeta, es "emisor" de radiaciones. Todos estos tipos de radiación se agrupan con el nombre de "radiaciones de fondo" , y sus valores varían en los distintos ambientes. Uno de los principales agentes de radiación natural es el gas radón, emitido por materiales radiactivos presentes tanto en el suelo como en algunos materiales de construcción. Algunas actividades humanas producen radiaciones. Tanto en aplicaciones médicas, energéticas o armas nucleares, el hombre utiliza desde hace varias décadas la energía de las radiaciones.

Las reacciones nucleares permiten modificar artificialmente el núcleo de un elemento estable y obtener un isótopo radioactivo, o "construir" elementos que no existen en la naturaleza. El motivo principal de estas transformaciones es poder obtener la energía de las radiaciones. Algunos ejemplos de estas radiaciones artificiales son los rayos X, utilizados con fines médicos o la emisión de neutrones, producida en reactores por fisión denúcleos atómicos.
Los reactores nucleares permiten generar energía eléctrica (en nuestro país existen tres centrales atómicas y fabrican radioisótopos con variadas aplicaciones.

Efectos de las radiaciones sobre las células

Es necesario aclarar que en el ADN hay sectores "activos" que son transcriptos y traducidos permanentemente en proteínas y sectores "inactivos", que a pesar de contener información ésta no es utilizada. En cada tipo celular estos sectores varían, permitiendo así que las distintas células puedan construir distintas proteínas y así complir distintas funciones. El daño en el ADN de una célula será evidente cuando se produzca en los sectores activos para esa célula.

Las radiaciones inonizantes pueden romper las moléculas de los seres vivos, alterando los átomos que las componen y alterando el funcionamiento de las mismas y por lo tanto el metabolismo (ver artículo qué es un servivo).

Como se ha comentado más arriba, los átomos que conforman las moléculas se unen entre sí a través de una cierta cantidad de energía, si se altera esta cantidad de energía las moléculas se desestabilizan o se rompen. Imaginemos esta situación en una célula, pensando que la molécula dañada es el ADN.Como sabemos, en el ADN está la información para la síntesis (construcción) de las proteínas, la célula cumple múltiples funciones a través de éstas. Las proteínas cumplen funciones de transporte, estructurales, regulación,catálisis² (a través de las enzimas que son también proteínas), etc. Entonces, si se altera la estructura del ADN se alterará la información que determina la estructura de las proteínas y por lo tanto éstas no podrán cumplir con su función biológica.

Aunque el ADN posee mecanismos para la detección y reparación daños, cuandoel daño es muy importante o se produce en sitos "especiales", la reparación no es posible y la célula muere o degenera, reproduciéndose, en el último caso, de manera incontrolada³ y generando tumores. Por lo tanto, desde un criterio molecular, es posible que las radiaciones produzcan algún tipo de cáncer⁴.

Las radiaciones también pueden alterar las estructura de los cromosomas, estos efectos se han observado fundamentalmente en trabajadores expuestos a las radiaciones.

Radiaciones agudas y crónicas

Anteriormente mencionamos que el daño que puede producir una radiación depende del tipo de radiación y del tiempo de exposición. Las dosis deradiación agudas corresponden a aquéllas radiaciones fuertes que se producen de manera puntual en el tiempo. Las dosis crónicas son de menor magnitud y prolongadas en el tiempo. Los efectos de las radiaciones agudas y de alta magnitud se observan en poco tiempo y los organismos expuestos tienen, generalmente, pocas espectativas de sobrevida⁵.

Las radiaciones también pueden producir efectos en la descendencia cuando se dañan células germinales (óvulos o espermatozoides). En estos casos los daños genéticos son permanentes, pues cuando la célula huevo o cigota tiene su ADN alterado, todas las células del individuo presentarán el daño.

Pero como ya hemos visto, existen distintos tipos de radiaciones y, por lo tanto, diferentes niveles de daño potencial. Los rayos gamma, rayos X y los neutrones son los que presentan mayor peligrosidad, pues son los que más penetran en los seres vivos. Las partículas alfa no pueden atravezar la piel en seres humanos, así que la exposición desde el exterior no suele traer mayores inconvenientes. Pero si la emisión ocurre desde dentro del organismo (por ingestión o inhalación) el peligro potencial es mucho mayor, porque sí pueden atravezar los tejidos internos. Con respecto a las partículas beta pueden producir quemaduras en la piel y su ingestión es también muy peligrosa.

Las distintas dosis también producen diferentes daños. Las partículas alfa, muy pesadas, producen mayor daño cuando penetran que las partículas beta o gamma.

Referencias

1999. Agencia para Sustancias Tóxicas y el Registro de Enfermedades (ATSDR). Reseña Toxicológica del Uranio (en inglés). Atlanta, GA: Departamento de Salud y Servicios Humanos de EE.UU., Servicio de Salud Pública.

1995. Barnthouse, Lawrence W.. Effects of ionizing radiation on terrestrialplants and animals: a workshop report.. Environmental Sciences Division. Publication No. 4494. U.S. Department of Energy Office of Environmental Policyand Assistance Air, Water, and Radiation.

2001. Organización Mundial de la Salud. 54ª Asamblea Mundial De La SaludA54/19. Punto 13.10 Del orden del día provisional.

2001. Cherry, Robert N. Encliclopedia de Salud y Seguridad en el Trabajo.

Notas al pie

[1] Cuando los elementos químicos se unen entre sí para formar moléculas, lo hacen compartiendo electrones que, en última instancia, significa que se combinan a través de la energía. Y cualquier alteración de esta energía implica modificar la estructura de las moléculas. Si interpretamos las radiaciones como emisiones de energía podemos comprender que éstas tienen efectos sobre las moléculas, alternado su estructura yfuncionamiento.

[2] Catalizar significa regular la velocidad de las reacciones químicas. Las células controlan su metabolismo a través de la acción de una enorme variedad de enzimas, cada una de las cuales funciona de manera específica en una reacción química también específica.

[3] Esto se produce cuando se dañan los mecanismos de control del ciclo normal de una célula, haciendo que ésta se reproduzca de manera incontrolada generando masas celulares conocidas como tumores.

[4] La tasa de mutaciones ha sido medida y se ha establecido que una sóla partícula ionizante que llegue al ADN es suficiente para causarlas. En la víctimas del accidente de Chernóbil se han encontrado mutaciones en las células de la médula ósea (mutación de gliocofonina), algosimilar a lo observado en sobrevivientes de la bomba atómica (Cherry, RobertN., 2001).

[5] Este tipo de radiaciones afectan células sanguíneas yel sistema hematopoyético, el tracto gastrointestinal y el sistema nervioso central.